一、编译流程及GCC选项
1.1、编译流程包括:
预处理(.i)->编译(.s)->汇编(.o)->链接(可执行文件)
1.2、gcc编译选项:
gcc [选项] 文件名
gcc常用选项:
-v:查看gcc编译器的版本,显示gcc执行时的详细过程
-o 指定输出文件名为file,这个名称不能跟源文件名同名 -E Preprocess only; do not compile, assemble or link 只预处理,不会编译、汇编、链接 -S Compile only; do not assemble or link 只编译,不会汇编、链接 -c Compile and assemble, but do not link 编译和汇编,不会链接 -I 指定头文件目录 -L 指定链接库(-L lib(库路径) -l myapi(库名)) -Wall 输出警告信息 -On 优化选择n=1-3. -D 指定一个宏定义 -g 添加调试信息(gbd调试必须添加此项) (1)预处理,生成预编译文件(.i文件)。以#开头的为预处理命令:将include展开,将宏定义展开,根据条件编译选择使用的代码。将结果输出到.i文件中,.i要比实际.c文件大很多。 gcc -E -o hello.i hello.c (2)编译,生成汇编代码(.s文件):将.i文件翻译成汇编代码。 gcc -S -o hello.s hello.i (3)汇编,生成目标文件(.o文件):将.s翻译成符合一定格式的机器代码(ELF)。 gcc -c -o hello.o hello.s (4)链接,生成可执行文件:链接就是将汇编生成的OBJ文件、系统库的OBJ文件、库文件链接起来,最终生成可以在特定平台运行的可执行程序。 gcc -o hello hello.o 小结: 输入文件的后缀名和选项共同决定gcc到底执行那些操作。 在编译过程中,除非使用了-E、-S、-c选项(或者编译出错阻止了完整的编译过程)否则最后的步骤都是链接。 1.3、不同编译路径 方式1: gcc hello.c 输出一个a.out,然后./a.out来执行该应用程序。 gcc -o hello hello.c 输出hello,然后./hello来执行该应用程序。 方式2: gcc -E -o hello.i hello.c gcc -S -o hello.s hello.i gcc -c -o hello.o hello.s gcc -o hello hello.o 方式3: gcc -c -o hello.o hello.c gcc -o hello hello.o gcc会对.c文件默认进行预处理操作,-c再来指明了编译、汇编,从而得到.o文件,再通过gcc -o hello hello.o将.o文件进行链接,得到可执行应用程序。 1.4、观察编译细节(-v) $ gcc -v -o hello hello.o Using built-in specs. COLLECT_GCC=gcc COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper Target: x86_64-linux-gnu Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-5/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-5 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu Thread model: posix gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4) COMPILER_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/ LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib/:/lib/x86_64-linux-gnu/:/lib/../lib/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/../lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../:/lib/:/usr/lib/ COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-o' 'hello' '-mtune=generic' '-march=x86-64' /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccbhavbV.res -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s -plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --sysroot=/ --build-id --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z relro -o hello /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../.. hello.o -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o $ crt1.o、crti.o、crtbegin.o、crtend.o、crtn.o是gcc加入的系统标准启动文件,对于一般应用程序,这些启动是必需的。 gcc -v -nostdlib -o hello hello.o会提示因为没有链接系统标准启动文件和标准库文件,而链接失败。这个-nostdlib选项常用于裸机/bootloader、linux内核等程序,因为它们不需要启动文件、标准库文件。 一般应用程序才需要系统标准启动文件和标准库文件。裸机/bootloader、linux内核等程序不需要启动文件、标准库文件。 动态链接使用动态链接库进行链接,生成的程序在执行的时候需要加载所需的动态库才能运行。动态链接生成的程序体积较小,但是必须依赖所需的动态库,否则无法执行。 静态链接使用静态库进行链接,生成的程序包含程序运行所需要的全部库,可以直接运行,不过静态链接生成的程序体积较大。 gcc -c -o hello.o hello.c gcc -o hello_shared hello.o(默认动态) gcc -static -o hello_static hello.o(静态链接,编译结果较大) 二、Makefile Makefile指明了整个工程的编译规则,可以完成整个工程的自动化编译,使编译便捷化、灵活化、高效化。 2.1 规则及示例 其核心规则格式为: 目标 : 依赖1 依赖2 ... [TAB]命令 当目标文件不存在,或者目标的依赖发生时间上的更新时,会执行命令。 test: a.o b.o gcc -o test a.o b.o a.o : a.c gcc -c -o a.o a.c b.o : b.c gcc -c -o b.o b.c 如执行make test。则首先判断依赖a.o、b.o是否存在,不存在则跳转到依赖a.o处,将依赖编译出来,若依赖存在则通过修改时间判断依赖是否发生改变,未发生改变则不再重新编译已经存在的依赖(高效化)。 当执行make不跟目标时,则执行规则的第一个目标。 2.2 Makefile简单语法 2.2.1 通配符 当目标依赖比较多的时候,或者规则规律较为统一时,通配符可以简化规则的编写。 test: a.o b.o c.o gcc -o test $^ %.o : %.c gcc -c -o $@ $< 当test依赖很多的时候,则不方便,如果使用通配符就会简化。 依赖a.o符合%.o,然后使用%.c来编译。 $@:目标文件 $<:第一个依赖 $^:所有的依赖 2.2.2 假想目标 当当前目录存在一个名字为clean文件时,则make clean。clean存在,且无依赖。则不会执行clena下的命令。增加假象目标PHONY。 test: a.o b.o c.o gcc -o test $^ %.o : %.c gcc -c -o $@ $< clean: rm *.o test .PHONY: clean 2.2.3 变量 A := xxx # A的值即刻确定,在定义时即确定 B = xxx # B的值使用到时才确定 := # 即时变量 = # 延时变量 ?= # 延时变量, 如果是第1次定义才起效, 如果在前面该变量已定义则忽略这句(叠加Makefile的时候使用) += # 附加, 它是即时变量还是延时变量取决于前面的定义(编译选项) 2.3常用Makefile设计技巧 1、二级目录存在二级Makefile的时候,可以使用?= 来定义ARCH KERNEL_DIR等,从而-C可以传入需要的内核路径,也可以使用二级目录定义的变量。 如: KERNEL_DIR ?= ~/src/arm/kernel/ 2、Makefile中定义宏,在代码中使用宏。 -D后跟宏的名字,类似于代码的#define,这样可以在Makefile中决定代码使用的版本。 CFLAGS_MODULE+=-DARM_IMX6U 3、目标大小瘦身,去除目标文件中的一些符号表、调试符号表信息,以减小程序的大小。 strip命令可以使驱动瘦身,进行优化。 三、动静态库制作及优缺点 一般项目包括: 项目发布的时候,通常不会把.c文件直接公开。因此就需要编译出一些方法库,用户可以使用该库做为API进行应用程序开发,此时.c文件可以制作成动态或者静态库。 1、静态库制作 1.1 命名规则: lib+库名+.a -> libmytest.a 1.2 制作步骤 (1)将.c文件生成对应的.o文件。 -c选项 (2)将.o文件打包。ar rcs +静态库的名字(liblibmytest.a)+.o文件 1.3 发布静态库 (1)libmytest.a (2)头文件 1.4 例子 gcc *.c -c -I../include ar rcs libmytest.a *.o mv liblibmytest.a ../lib //main.c使用了库中的API函数 gcc main.c lib/libmytest.a -o out -Iinclude gcc main.c -Iinclude -L lib -l mytest -o out 1.5 优缺点 nm out可以看到API函数被链接到代码段。 优点:发布程序不需要提供对应的库,加载速度快。 缺点:库被打包进应用程序,导致文件过大。若库发送改变,则需要重新编译应用程序。 2、动态库制作 2.1 命名规则 lib+库名+.so -> libmytest.so 2.2 制作步骤 (1)将c代码生产位置无关的.o。-fPIC (2)将.o打包成共享库(动态库) 2.3 发布动态库 (1)libmytest.so (2)头文件 2.4 例子 gcc -fPIC -c *.c -I../include gcc -shared -o libmytest.so *.o -Iinclude gcc main.c lib/libmytest.so -o out -Iinclude //或者 gcc main.c -Iinclude -L./lib -lmytest -o out //设置库路径 2.5 优缺点
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